Modelarea bidimensională a transferului termic într-o încăpere

LABORATOR 1: Modelarea bidimensionala a transferului termic intr-o incapere

- Scopul lucrarii este modelarea bidimensionala a transferului termic cu ajutorul programului COMSOL Multiphysics intr-o incapere cu geometria liber aleasa.

- Tipul problemei ce a fost rezolvata este: modelarea, urmarirea si concluzionarea rezultatelor (cu ajutorul graficelor) obtinute in urma studiului urmatoarelor situatii:

a. Dimensionarea sursei de căldura astfel incat temperatura medie din incapere sa fie constanta, 20 0C, in condiţiile in care temperatura exterioara variază in intervalul Text= (-20 0C....20 0C).

b. Variaţia valorii sursei de căldura necesare obţinerii a 5 valori pentru temperatura medie ambientala (20,21,22,23,24,25)0C, in condiţiile in care temperatura exterioara este fixata succesiv la 5 valori din intervalul, Text= (-20 0C,...,0 0C).

c. Variaţia valorii sursei de căldura in funcţie de volumul camerei astfel incat temperatura medie sa ramana 20 0C. (volumul camerei se modifica in gama (75%-150%) din volumul iniţial, păstrând temperatura exterioara constanta.

d. Variaţia valorii sursei de căldura in funcţie de dimensiunile (inaltimea) suprafatei vitrate, asfel incat temperatura medie din incapere sa ramana constanta la 20 0C.

e. Variaţia temperaturii medii din incapere in funcţie de temperatura exterioara, daca sursa de căldura isi păstrează valoarea constanta.

- Geometria utilizata este urmatoarea:

Se considera o incapere (camera) cu dimensiunile : L=4.3m, l=3m, H=3.2m, avand o suprafata vitrala inalta de 1.3m, o usa cu dimensiunile: L=0.2m, H=2m si o sursa de caldura (un calorifer) cu L=0.2m si H= 1m.

De asemenea planul camerei este considerat in dimensiunea spatiala 2D si este prezentat sub forma de sectiune longitudinala .

Materialele utilizate la elementele consitutive ale camerei sunt:

- beton armat (k=2.03W/mK, ρ=2600kg/m3, cp=840J/kgK) : pereti laterali, tavan.

- lemn (k=0.17W/mK, ρ=550kg/m3, cp=2510J/kgK): usa.

- sticla (k=0.75W/mK, ρ=2500kg/m3, cp=840J/kgK): fereastra.

Conditiile la limita (pe frontiera) alese sunt:

- podeaua este izolata termic;

- suprafata exterioara a peretilor laterali si tavanul sunt in contact direct cu mediul

exterior;

- fereastra si usa prezinta conditiile pe frontiera de continuitate, respectiv

temperatura impusa T=273.15K.

Sursa de caldura considerata este un calorifer cu indicele de flux termic (q) variabil (creste sau scade) in functie de aplicatia studiata.

- Rezultate obtinute:

a. Dimensionarea sursei de căldura astfel incat temperatura medie din incapere sa fie constanta, 20 0C, in condiţiile in care temperatura exterioara variază in intervalul Text= (-20 0C....20 0C).

Universitatea POLITEHNICA Bucuresti

Facultatea de Inginerie Electrica